JP4238984B2 - Load drive unit - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリと負荷との間に設けられて、負荷電流をオンオフする機能と、バッテリが誤って逆向きに接続された際に負荷の保護を図る機能とを果たす負荷駆動ユニットに関するものである。   The present invention relates to a load drive unit that is provided between a battery and a load and that performs a function of turning on and off the load current and a function of protecting the load when the battery is connected in the reverse direction. is there.

バッテリと負荷との間に設けられて、負荷電流のオンオフを行う負荷駆動ユニットにおいて、バッテリが逆向きに接続された際に負荷が駆動されないようにする場合には、特許文献１に従来例として示されているように、バッテリが正しく接続されているときに該バッテリから順方向に電圧が印加される向きのダイオードを、負荷電流制御用のスイッチ回路に対して直列に接続して、バッテリの出力電圧を該ダイオードとスイッチ回路とを通して負荷に印加するように回路を構成することが多かった。   In a load drive unit that is provided between a battery and a load and turns on and off the load current, when preventing the load from being driven when the battery is connected in the reverse direction, Patent Document 1 discloses a conventional example. As shown, when a battery is correctly connected, a diode having a direction in which a voltage is applied in the forward direction from the battery is connected in series with the switch circuit for controlling the load current. Circuits are often configured to apply an output voltage to a load through the diode and switch circuit.

ところが、このような構成では、全負荷電流がダイオードを通して流れるため、該ダイオードで、その順方向電圧と負荷電流との積により決まる大きな損失が生じ、該ダイオードでの発熱が多くなるという問題があった。   However, in such a configuration, since the entire load current flows through the diode, a large loss determined by the product of the forward voltage and the load current occurs in the diode, and there is a problem that heat generation in the diode increases. It was.

そこで、特許文献１に示された発明では、ドレインを共通に接続した状態で直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴにより負荷電流をオンオフするスイッチ回路を構成して、バッテリが正しく接続されている場合にのみ両ＭＯＳＦＥＴがオン状態になるように、ＭＯＳＦＥＴの駆動回路を構成している。   Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, a switch circuit for turning on and off the load current is configured by two MOSFETs connected in series with the drains connected in common, and the battery is correctly connected. Only the MOSFETs are configured so that both MOSFETs are turned on.

このように構成すれば、バッテリの逆接続時に流れる逆電流を阻止するために、損失が多いダイオードを用いる必要がないため、ユニット内で多くの発熱が生じるのを防ぐことができる。
特開平１１−１４６５５８号公報（図１、図３） With this configuration, since it is not necessary to use a diode with a large loss in order to prevent reverse current flowing when the battery is reversely connected, it is possible to prevent a large amount of heat from being generated in the unit.
JP-A-11-146558 (FIGS. 1 and 3)

特許文献１に示されたように、負荷電流をオンオフするスイッチ回路を、ドレインが共通に接続された２つのＭＯＳＦＥＴにより構成した場合には、２つのＭＯＳＦＥＴをそれぞれ駆動するために個別に駆動回路を設ける必要があるため、回路構成が複雑になるのを避けられない。   As shown in Patent Document 1, when the switch circuit for turning on and off the load current is configured by two MOSFETs whose drains are connected in common, a drive circuit is separately provided to drive each of the two MOSFETs. Since it is necessary to provide it, it is inevitable that the circuit configuration becomes complicated.

また特許文献１に示された回路では、バッテリの充電回路等からサージ電圧が進入したときに、該サージ電圧がＭＯＳＦＥＴに印加されるため、各ＭＯＳＦＥＴとして耐電圧が高いものを用いる必要がある。耐電圧が高いＭＯＳＦＥＴはオン状態になった際のドレインソース間の抵抗（オン抵抗）が大きいため、各ＭＯＳＦＥＴとして耐電圧が高いものを用いた場合には、各ＭＯＳＦＥＴで多くの損失が生じるのを避けられず、ダイオードを廃してＭＯＳＦＥＴを用いたことの実を挙げることができない。   Further, in the circuit disclosed in Patent Document 1, when a surge voltage enters from a battery charging circuit or the like, the surge voltage is applied to the MOSFET, and therefore it is necessary to use each MOSFET having a high withstand voltage. MOSFETs with a high withstand voltage have a large resistance between the drain and source (on-resistance) when they are turned on. Therefore, when each MOSFET has a high withstand voltage, a lot of loss occurs in each MOSFET. Inevitably, the fact that a diode is used and a MOSFET is used cannot be given.

更に特許文献１に示された回路では、一方のＭＯＳＦＥＴを駆動するためにＬＥＤと光ダイオードとを用いているが、これらの素子は熱に弱いため、例えば自動車のエンジンルーム内のような、高温の環境下では使用することができない。高温の環境下でも使用できるようにするためには、バッテリ逆接続時にＭＯＳＦＥＴがオン状態になるのを阻止する機能を備えたＭＯＳＦＥＴの駆動回路を、熱に弱い素子を用いることなく構成できるようにする必要がある。   Furthermore, in the circuit shown in Patent Document 1, an LED and a photodiode are used to drive one of the MOSFETs. However, these elements are vulnerable to heat, and thus, for example, in a car engine room, a high temperature is required. It cannot be used in the environment of In order to be able to use even in a high temperature environment, a MOSFET drive circuit having a function of preventing the MOSFET from being turned on when the battery is reversely connected can be configured without using a heat-sensitive element. There is a need to.

本発明の目的は、回路構成を複雑にすることなく、また熱に弱い素子を用いることなく、負荷電流をオンオフする機能と、バッテリ逆接続時の保護機能とを持たせることができるようにした負荷駆動ユニットを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a function for turning on / off a load current and a protection function at the time of reverse battery connection without complicating a circuit configuration and without using a heat-sensitive element. It is to provide a load driving unit.

本発明は、バッテリ（２）の正極端子及び負極端子がそれぞれ接続される正極側及び負極側バッテリ接続端子（３，４）と、負荷（７）が接続される１対の負荷接続端子（５，６）と、バッテリ接続端子（３，４）と負荷接続端子（５，６）との間に設けられてオン状態になったときにバッテリ接続端子（３，４）間の電圧を負荷接続端子（５，６）間に印加するスイッチ回路（１０）と、負荷（７）を駆動する際にスイッチ回路（１０）をオン状態にし、負荷を非駆動状態にするときにスイッチ回路（１０）をオフ状態にするスイッチ駆動回路とを備えた負荷駆動ユニットを対象とする。 The present invention provides a positive and negative battery connection terminals (3, 4) to which a positive terminal and a negative terminal of a battery (2) are connected, respectively, and a pair of load connection terminals (5 ) to which a load (7) is connected. , 6), and between the battery connection terminals (3, 4) and the load connection terminals (5, 6) , the voltage between the battery connection terminals (3, 4) is connected to the load when turned on. terminal (5,6) and switching circuit (10) to be applied between the load (7) switching circuits when driving (10) and in the oN state, the switch circuit when the load on the non-driven state (10) A load drive unit including a switch drive circuit for turning off the switch is intended.

本発明においては、１対の負荷接続端子（６，５）のうちの一方（５）が負極側バッテリ接続端子（４）に接続される。またスイッチ回路（１０）は、ドレインソース間に並列に接続された第１のダイオード（Ｄ1 ）を有してドレインが正極側バッテリ接続端子(３）に接続されたＰチャンネル形の第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）と、ドレインソース間に並列に接続された第２のダイオード（Ｄ2 ）を有し、ソース及びゲートがそれぞれ第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）のソース及びゲートに共通に接続されるとともにドレインが１対の負荷接続端子の他方（６）に接続されたＰチャンネル形の第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ｂ）とにより構成される。 In the present invention, one (5) of the pair of load connection terminals (6, 5) is connected to the negative battery connection terminal (4) . The switch circuit (10) includes a first P-channel MOSFET having a first diode (D1) connected in parallel between the drain and source and having a drain connected to the positive battery connection terminal (3). (10A) and a second diode (D2) connected in parallel between the drain and source, the source and gate are connected in common to the source and gate of the first MOSFET (10A) , respectively, and the drain is A second MOSFET (10B) of P-channel type connected to the other (6) of the pair of load connection terminals.

またスイッチ駆動回路は、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点と第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のソースの共通接続点との間に接続された第１の抵抗器（１１）と、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点に一端が接続されて第１の抵抗器（１１）に対して直列に接続された第２の抵抗器（１２）と、第２の抵抗器（１２）の他端と負極側バッテリ接続端子（４）との間に設けられて第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）をオン状態にする際にオン状態にされる制御用スイッチ（１３）と、バッテリ（２）が逆向きに接続されたときに第１及び第２の抵抗器（１１及び１２）と第２のダイオード（Ｄ2 ）とを通して電流が流れるのを阻止する逆流阻止用ダイオード(１４）とを備えている。 The switch driving circuit is connected between the common connection point of the sources of the common connection point and the first and second MOSFET of the gates of the first and second MOSFET (10A and 10B) (10A and 10B) One end of the first resistor (11) and the gates of the first and second MOSFETs (10A and 10B) are connected in series and connected in series to the first resistor (11) . a second resistor (12), the first and second MOSFET provided between the other end and the negative battery connection terminals of the second resistor (12) (4) (10A and 10B) Control switch (13) that is turned on when turned on, and first and second resistors (11 and 12) and second diode when battery (2) is connected in the opposite direction inhibitory currents from flowing through the (D2) And a reverse blocking diode (14) to be.

本発明においてはまた、正極側バッテリ接続端子（３）と負極側バッテリ接続端子（４）との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオード（１９，２０）の直列回路からなる電圧制限回路が接続されている。 In the present invention, the voltage limit is also composed of a series circuit of a pair of zener diodes (19, 20) having anodes commonly connected between the positive battery connection terminal (3) and the negative battery connection terminal (4). The circuit is connected.

上記のように、ソースが共通に接続された２つのＭＯＳＦＥＴによりスイッチ回路を構成すると、２つのＭＯＳＦＥＴを同時に駆動する回路を簡単に構成することができるため、２つのＭＯＳＦＥＴを駆動する回路をそれぞれ個別に設ける場合に比べて回路構成を簡単にすることができる。またバッテリの逆接続時にＭＯＳＦＥＴに駆動信号が与えられるのを阻止する逆流阻止用ダイオードは、スイッチ駆動回路内に設けられていて、該ダイオードを通して大きな電流が流れることはないため、該ダイオードで大きな損失が生じて多くの発熱が生じることはない。   As described above, when the switch circuit is configured by two MOSFETs whose sources are connected in common, a circuit for simultaneously driving the two MOSFETs can be easily configured. Therefore, the circuits for driving the two MOSFETs are individually provided. The circuit configuration can be simplified as compared with the case where it is provided. In addition, the reverse current blocking diode that prevents the drive signal from being applied to the MOSFET when the battery is reversely connected is provided in the switch drive circuit, and a large current does not flow through the diode. Does not cause much heat generation.

更にＭＯＳＦＥＴを駆動する回路は、熱に弱い発光素子を用いることなく、抵抗器とスイッチ素子とにより構成できるため、エンジンルーム内のような高温の環境下での使用にも耐え得る負荷駆動ユニットを容易に構成することができる。   Furthermore, since the circuit for driving the MOSFET can be configured with a resistor and a switch element without using a light-sensitive element that is not susceptible to heat, a load driving unit that can withstand use in a high-temperature environment such as in an engine room is provided. It can be easily configured.

また上記のように、正極側バッテリ接続端子と負極側バッテリ接続端子との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオードの直列回路を接続しておくと、バッテリが正しく接続されているときも、バッテリが逆向きに接続されたときも、ＭＯＳＦＥＴに過大な電圧が印加されるのを防ぐことができるため、各ＭＯＳＦＥＴして耐圧が低い素子を用いることができる。耐圧が低いＭＯＳＦＥＴはオン抵抗が小さいため、各ＭＯＳＦＥＴで生じる損失を少なくして、発熱を少なくすることができる。   As described above, if a series circuit of a pair of Zener diodes having a common anode connected between the positive battery connection terminal and the negative battery connection terminal is connected, the battery is correctly connected. However, even when the battery is connected in the reverse direction, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the MOSFET, so that each MOSFET can use an element having a low withstand voltage. Since MOSFETs with low breakdown voltage have low on-resistance, loss generated in each MOSFET can be reduced and heat generation can be reduced.

上記の構成では、各ＭＯＳＦＥＴとして、Ｐチャンネル形のものを用いたが、Ｎチャンネル形のものを用いることもできる。In the above configuration, a P-channel type is used as each MOSFET, but an N-channel type can also be used.

スイッチ回路を構成するＭＯＳＦＥＴとしてＮチャンネル形のＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、１対の負荷接続端子のうちの一方（５）を正極側バッテリ接続端子（３）に接続する。この場合、スイッチ回路（１０）は、ドレインソース間に並列に接続された第１のダイオード（Ｄ1 ）を有してドレインが負極側バッテリ接続端子（４）に接続された第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）と、ドレインソース間に並列に接続された第２のダイオード（Ｄ2 ）を有し、ソース及びゲートがそれぞれ前記第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）のソース及びゲートに共通に接続されるとともにドレインが１対の負荷接続端子の他方（６）に接続された第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ｂ）とにより構成する。When an N-channel type MOSFET is used as the MOSFET constituting the switch circuit, one (5) of the pair of load connection terminals is connected to the positive battery connection terminal (3). In this case, the switch circuit (10) includes a first MOSFET (10A) having a first diode (D1) connected in parallel between the drain and source and having a drain connected to the negative battery connection terminal (4). ) And a second diode (D2) connected in parallel between the drain and source, the source and gate are connected in common to the source and gate of the first MOSFET (10A), respectively, and the drain is 1 The second MOSFET (10B) connected to the other (6) of the pair of load connection terminals.

またスイッチ駆動回路は、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点と第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のソースの共通接続点との間に接続された第１の抵抗器（１１）と、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点に一端が接続されて第１の抵抗器（１１）に対して直列に接続された第２の抵抗器（１２）と、第２の抵抗器（１２）の他端と正極側バッテリ接続端子（３）との間に設けられて第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）をオン状態にする際にオン状態にされる制御用スイッチ（１３）と、バッテリ（２）が逆向きに接続されたときに第１及び第２の抵抗器（１１及び１２）と第２のダイオード（Ｄ2 ）とを通して電流が流れるのを阻止する逆流阻止用ダイオード（１４）とにより構成し、正極側バッテリ接続端子（３）と負極側バッテリ接続端子（４）との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオード（１９，２０）の直列回路からなる電圧制限回路を接続する。The switch driving circuit is connected between the common connection point of the gates of the first and second MOSFETs (10A and 10B) and the common connection point of the sources of the first and second MOSFETs (10A and 10B). One end of the first resistor (11) and the gates of the first and second MOSFETs (10A and 10B) are connected to each other and connected in series to the first resistor (11). The first and second MOSFETs (10A and 10B) are provided between the second resistor (12), the other end of the second resistor (12), and the positive battery side connection terminal (3). Control switch (13) that is turned on when turned on, and first and second resistors (11 and 12) and second diode when battery (2) is connected in the opposite direction Block current flow through (D2) A pair of Zener diodes (19, 20) having a common anode connected between the positive battery connection terminal (3) and the negative battery connection terminal (4). A voltage limiting circuit consisting of a series circuit is connected.

以上のように、本発明によれば、スイッチ回路を構成する２つのＭＯＳＦＥＴを簡単な駆動回路により同時に駆動することができるため、スイッチ駆動回路の構成を簡単にしてコストの低減を図ることができる。   As described above, according to the present invention, since the two MOSFETs constituting the switch circuit can be driven simultaneously by a simple drive circuit, the configuration of the switch drive circuit can be simplified and the cost can be reduced. .

また本発明によれば、発光素子のような熱に弱い素子を用いることなく、スイッチ駆動回路を構成できるため、高温の環境下でも使用に耐える負荷駆動ユニットを簡単に構成することができる。   Further, according to the present invention, the switch drive circuit can be configured without using a heat-sensitive element such as a light-emitting element, and thus a load drive unit that can be used even in a high-temperature environment can be easily configured.

更に本発明によれば、耐圧が低く、オン抵抗が小さいＭＯＳＦＥＴを用いてスイッチ回路を構成することができるため、スイッチ回路で生じる損失を少なくすることができ、このことと、逆流阻止用ダイオードをスイッチ駆動回路内に設けて、該ダイオードで大きな損失が生じないようにしたこととが相俟って、ユニット内で生じる発熱を少なくすることができるという利点が得られる。   Furthermore, according to the present invention, since the switch circuit can be configured using a MOSFET having a low withstand voltage and a low on-resistance, loss generated in the switch circuit can be reduced. Combined with the provision of the switch drive circuit so that no large loss occurs in the diode, there is an advantage that the heat generated in the unit can be reduced.

図１は本発明の一実施形態の構成を示した回路図で、同図において、１は、本発明に係わる負荷駆動ユニットである。負荷駆動ユニット１は、バッテリ２の正極端子及び負極端子がそれぞれ接続される正極側バッテリ接続端子３及び負極側バッテリ接続端子４と、１対の負荷接続端子５及び６とを有し、負荷接続端子５，６間に負荷７が接続されている。図示の例では、負極側バッテリ接続端子４と一方の負荷接続端子５とが接地回路を通して接続されている。バッテリ２の負極端子は負極側バッテリ接続端子４に直結され、正極端子は電源スイッチ８を通して正極側バッテリ接続端子３に接続されている。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a load driving unit according to the present invention. The load drive unit 1 has a positive battery connection terminal 3 and a negative battery connection terminal 4 to which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal of a battery 2 are connected, respectively, and a pair of load connection terminals 5 and 6. A load 7 is connected between the terminals 5 and 6. In the illustrated example, the negative electrode side battery connection terminal 4 and one load connection terminal 5 are connected through a ground circuit. The negative terminal of the battery 2 is directly connected to the negative battery connection terminal 4, and the positive terminal is connected to the positive battery connection terminal 3 through the power switch 8.

１０は、負荷電流をオンオフするスイッチ回路で、スイッチ回路１０は、ドレインソース間に並列に接続された第１のダイオード（寄生ダイオード）Ｄ1を有してドレイン（Ｄ）が正極側バッテリ接続端子３に接続されたＰチャンネル形の第１のＭＯＳＦＥＴ１０Ａと、ドレインソース間に並列に接続された第２のダイオード（寄生ダイオード）Ｄ2を有し、ソース（Ｓ）及びゲート（Ｇ）がそれぞれ第１のＭＯＳＦＥＴ１０Ａのソース及びゲートに共通に接続されるとともにドレインが他方の負荷接続端子６に接続されたＰチャンネル形の第２のＭＯＳＦＥＴ１０Ｂとからなっている。   Reference numeral 10 denotes a switch circuit for turning on and off the load current. The switch circuit 10 includes a first diode (parasitic diode) D1 connected in parallel between the drain and source, and the drain (D) is connected to the positive battery connection terminal 3. And a second diode (parasitic diode) D2 connected in parallel between the drain and the source, and the source (S) and the gate (G) are each the first MOSFET 10A. The MOSFET 10A includes a P-channel type second MOSFET 10B that is connected in common to the source and gate of the MOSFET 10A and whose drain is connected to the other load connection terminal 6.

第１のＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０Ｂからなるスイッチ回路を駆動するスイッチ駆動回路は、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートの共通接続点と第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのソースの共通接続点との間に接続された第１の抵抗器１１と、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのゲートの共通接続点に一端が接続されて第１の抵抗器１１に対して直列に接続された第２の抵抗器１２と、第２の抵抗器の他端と負極側バッテリ接続端子との間に設けられて第１及び第２のＭＯＳＦＥＴをオン状態にする際にオン状態にされる制御用スイッチ１３と、バッテリ２が逆向きに接続されたときに第１及び第２の抵抗器１１及び１２と第２のダイオード１０Ｂとを通して電流が流れるのを阻止する逆流阻止用ダイオード１４とを備えている。   A switch drive circuit for driving a switch circuit composed of the first MOSFET 10A and the second MOSFET 10B has a common connection point between the gates of the first and second MOSFETs 10A and 10B and a common connection point between the sources of the first and second MOSFETs. And a second resistor connected in series to the first resistor 11 with one end connected to the common connection point of the gates of the first resistor 11 and the first and second MOSFETs. Resistor 12 and a control switch 13 which is provided between the other end of the second resistor and the negative battery connection terminal and is turned on when the first and second MOSFETs are turned on. And a reverse current blocking diode 1 that prevents current from flowing through the first and second resistors 11 and 12 and the second diode 10B when the battery 2 is connected in the reverse direction. It is equipped with a door.

図示の例では、エミッタが接地された（エミッタが負極側バッテリ接続端子４に接続された）ＮＰＮトランジスタＴＲ1と該トランジスタのベースに一端が接続された抵抗器Ｒ1と、トランジスタＴＲ1のベースエミッタ間に接続された抵抗器Ｒ２とにより制御用スイッチ１３が構成され、トランジスタＴＲ1のコレクタは、第２の抵抗器１２の他端に接続されている。また逆流阻止用ダイオード１４は、そのアノードを第１のＭＯＳＦＥＴ１０Ａのドレインに接続した状態で設けられ、該ダイオード１４のカソードとトランジスタＴＲ1のコレクタ（第２の抵抗器１２の他端）との間に第３の抵抗器１５が接続されている。またダイオード１４のカソードに第４の抵抗器１６を通してスイッチ１７の一端が接続され、スイッチ１７の他端はトランジスタＴＲ1のベース（制御用スイッチの制御端子）に抵抗器Ｒ１を通して接続されている。   In the illustrated example, the emitter is grounded (the emitter is connected to the negative battery connection terminal 4), the resistor R1 having one end connected to the base of the transistor, and the base emitter of the transistor TR1. The connected resistor R2 constitutes a control switch 13, and the collector of the transistor TR1 is connected to the other end of the second resistor 12. The reverse current blocking diode 14 is provided with its anode connected to the drain of the first MOSFET 10A, and between the cathode of the diode 14 and the collector of the transistor TR1 (the other end of the second resistor 12). A third resistor 15 is connected. One end of the switch 17 is connected to the cathode of the diode 14 through the fourth resistor 16, and the other end of the switch 17 is connected to the base of the transistor TR1 (control terminal of the control switch) through the resistor R1.

またダイオード１４のカソードと接地間にコンデンサ１８が接続され、正極側バッテリ接続端子３と負極側バッテリ接続端子４との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオード１９及び２０の直列回路からなる電圧制限回路が接続されている。ツェナーダイオード１９及び２０のそれぞれのツェナー電圧はバッテリ２の電圧（例えば１２Ｖ）よりも高く、かつ使用するＭＯＳＦＥＴの耐電圧（例えば３０〜６０Ｖ）よりは低い値に設定されている。
また図示の例では、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートの共通接続点とソースの共通接続点との間にカソードをソースの共通接続点に向けたツェナーダイオード２１が接続され、負荷接続端子５，６間には、アノードを接地側に向けたフライホイールダイオード２２が接続されている。 A capacitor 18 is connected between the cathode of the diode 14 and the ground, and a series circuit of a pair of zener diodes 19 and 20 having a common anode connected between the positive battery connection terminal 3 and the negative battery connection terminal 4. A voltage limiting circuit is connected. Each Zener voltage of the Zener diodes 19 and 20 is set to a value higher than the voltage of the battery 2 (for example, 12V) and lower than the withstand voltage (for example, 30 to 60V) of the MOSFET to be used.
In the illustrated example, a Zener diode 21 with the cathode facing the common connection point of the source is connected between the common connection point of the gates of the MOSFETs 10A and 10B and the common connection point of the source. Is connected to a flywheel diode 22 with its anode facing the ground.

ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に過大な電圧が印加されるのを防ぐために設けられている。またフライホイールダイオード２２は、負荷７が図示のように誘導負荷である場合に、電源の遮断により負荷に電圧が誘起した際に循環電流を流して該誘起電圧を吸収するために設けられている。   The Zener diode 21 is provided to prevent an excessive voltage from being applied between the gate and source of the MOSFET. Further, when the load 7 is an inductive load as shown in the figure, the flywheel diode 22 is provided for flowing a circulating current and absorbing the induced voltage when a voltage is induced in the load due to the power supply being cut off. .

本実施形態では、抵抗器１１，１２，１５及び１６と、ツェナーダイオード２１と、ダイオード１４と制御用スイッチ１３とスイッチ１７とによりスイッチ駆動回路が構成されている。   In the present embodiment, the resistors 11, 12, 15, and 16, the Zener diode 21, the diode 14, the control switch 13, and the switch 17 constitute a switch drive circuit.

図１に示した負荷駆動ユニットにおいて、負荷７を駆動する際には、電源スイッチ８を閉じた後、スイッチ１７を閉じて制御用スイッチ１３（トランジスタＴＲ1）がオン状態にする。バッテリが正しい向きに接続されている場合には、制御用スイッチ１３がオン状態になったときにバッテリ２からダイオードＤ1と抵抗器１１及び１２と制御用スイッチ１３とを通して電流が流れて抵抗器１１の両端に電圧が生じ、この電圧がＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートソース間に印加される。これによりＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートがソースに対して負電位にされて両ＦＥＴに駆動信号が与えられるため、両ＦＥＴがオン状態になり、バッテリ２からＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂと負荷７とを通して電流が流れる。スイッチ１７をオフ状態にすると、制御用スイッチ１３がオフ状態になって、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれのゲートの電位がソースの電位に等しくなるため、両ＦＥＴがオフ状態になり、負荷７に流れていた電流が遮断される。   In the load driving unit shown in FIG. 1, when driving the load 7, after closing the power switch 8, the switch 17 is closed and the control switch 13 (transistor TR1) is turned on. When the battery is connected in the correct direction, when the control switch 13 is turned on, a current flows from the battery 2 through the diode D1, the resistors 11 and 12, and the control switch 13, and the resistor 11 A voltage is generated at both ends of the MOSFET, and this voltage is applied between the gates and sources of the MOSFETs 10A and 10B. As a result, the gates of the MOSFETs 10A and 10B are made negative with respect to the sources and a drive signal is given to both FETs, so that both FETs are turned on, and current flows from the battery 2 through the FETs 10A and 10B and the load 7. When the switch 17 is turned off, the control switch 13 is turned off, and the potentials of the gates of the MOSFETs 10A and 10B become equal to the source potential, so that both FETs are turned off and flow into the load 7. Current is interrupted.

バッテリ２が誤って逆方向に接続された場合には、逆流阻止用ダイオード１４が、逆接続されたバッテリからダイオード２２と、ダイオードＤ2と、抵抗器１１，１２及び１５とを通して電流が流れるのを阻止するため、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂに駆動信号が与えられることはなく、両ＦＥＴはオフ状態に保持される。従って、バッテリが逆向きに接続されたときに負荷に逆向きの電流が供給されて負荷が破壊されるのを防ぐことができる。   If the battery 2 is accidentally connected in the reverse direction, the reverse current blocking diode 14 causes the current to flow from the reversely connected battery through the diode 22, the diode D2, and the resistors 11, 12 and 15. In order to prevent this, no drive signal is applied to the MOSFETs 10A and 10B, and both FETs are held off. Therefore, when the battery is connected in the reverse direction, it is possible to prevent the load from being destroyed by supplying a reverse current to the load.

図１に示した負荷駆動ユニットにおいては、基本的には、抵抗器１１及び１２と制御用スイッチ１３とによりＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂに駆動信号を与える回路を構成することができるため、スイッチ駆動回路の構成を簡単にすることができる。   In the load drive unit shown in FIG. 1, basically, a circuit for supplying a drive signal to the MOSFETs 10A and 10B can be configured by the resistors 11 and 12 and the control switch 13, and therefore the configuration of the switch drive circuit Can be easy.

ＭＯＳＦＥＴにおいては、耐電圧とオン抵抗との間に図２に示したような関係があり、耐電圧が低い素子ほどオン抵抗が低くなっている。図１に示した負荷駆動ユニットにおいては、バッテリ接続端子３，４間にアノードが共通接続されたツェナーダイオード１９及び２０の直列回路からなる電圧制限回路が接続されていて、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂに印加される電圧が制限されているため、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂとして耐電圧が低く、オン抵抗が小さいものを用いることができる。従って、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂで生じる損失を少なくすることができ、これらのＦＥＴで生じる発熱を少なくすることができる。   In the MOSFET, there is a relationship as shown in FIG. 2 between the withstand voltage and the on-resistance, and the on-resistance is lower as the element has a lower withstand voltage. In the load driving unit shown in FIG. 1, a voltage limiting circuit composed of a series circuit of Zener diodes 19 and 20 having anodes connected in common is connected between the battery connection terminals 3 and 4 and applied to the MOSFETs 10A and 10B. Therefore, MOSFETs 10A and 10B having low withstand voltage and low on-resistance can be used. Therefore, the loss generated in the MOSFETs 10A and 10B can be reduced, and the heat generated in these FETs can be reduced.

図１に示した例において、コンデンサ１８は、スイッチ駆動回路に印加される電圧を安定にするために設けられているが、バッテリ接続端子３、４間に印加される電圧が安定している場合には、コンデンサ１８を省略することができる。   In the example shown in FIG. 1, the capacitor 18 is provided to stabilize the voltage applied to the switch drive circuit, but the voltage applied between the battery connection terminals 3 and 4 is stable. In this case, the capacitor 18 can be omitted.

また、本発明においては、バッテリ接続端子３、４間に電圧制限回路が接続されているため、ＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートソース間に印加される電圧を制限するツェナーダイオード２１は省略することもできる。   In the present invention, since a voltage limiting circuit is connected between the battery connection terminals 3 and 4, the Zener diode 21 that limits the voltage applied between the gates and sources of the FETs 10 </ b> A and 10 </ b> B can be omitted.

上記の実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０ＢとしてＰチャンネル形のものを用いたが、これらのＦＥＴとしてＮチャンネル形のものを用いることもできる。図３はＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０ＢとしてＮチャンネル形のものを用いた実施形態を示したもので、この実施形態では、一方の負荷接続端子５が正極側のバッテリ接続端子３に接続され、第１のＭＯＳＦＥＴ１０Ａのドレインが負極側バッテリ接続端子４に接続されている。また第２のＭＯＳＦＥＴ１０Ｂのドレインが他方の負荷接続端子６に接続され、制御用スイッチ１３は第２の抵抗器１２の他端と正極側バッテリ接続端子３との間に接続されている。   In the above embodiment, the MOSFETs 10A and 10B are P-channel type. However, these FETs can be N-channel type. FIG. 3 shows an embodiment using N-channel MOSFETs 10A and 10B. In this embodiment, one load connection terminal 5 is connected to the battery connection terminal 3 on the positive side, and the first MOSFET 10A is shown. Is connected to the negative battery connection terminal 4. The drain of the second MOSFET 10B is connected to the other load connection terminal 6, and the control switch 13 is connected between the other end of the second resistor 12 and the positive battery connection terminal 3.

またこの例では、逆流阻止用ダイオード１４を第２の抵抗器１２の他端と第３の抵抗器１５との間に挿入することにより、バッテリが逆方向に接続された際に抵抗器１５，１２及び１１とダイオードＤ2とを通して電流が流れてＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂに駆動信号が与えられるのを阻止するようになっている。その他の構成は、図１に示した例と同様である。   Further, in this example, the backflow prevention diode 14 is inserted between the other end of the second resistor 12 and the third resistor 15, so that when the battery is connected in the reverse direction, the resistors 15, Currents flow through the diodes 12 and 11 and the diode D2 to prevent the drive signals from being applied to the FETs 10A and 10B. Other configurations are the same as the example shown in FIG.

図３に示した負荷駆動ユニットでは、スイッチ１７が閉じられて制御用スイッチ１３がオン状態になったときにバッテリ２から制御用スイッチ１３−抵抗器１２及び１１−ダイオードＤ1の経路で電流が流れ、抵抗器１１の両端に電圧が発生する。これによりＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂのゲートがソースに対して正電位になり、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ及び１０Ｂに駆動信号が与えられるため、両ＦＥＴがオン状態になり、バッテリ２から負荷７に駆動電流が与えられる。   In the load driving unit shown in FIG. 3, when the switch 17 is closed and the control switch 13 is turned on, current flows from the battery 2 through the control switch 13-resistor 12 and 11-diode D1. A voltage is generated across the resistor 11. As a result, the gates of the MOSFETs 10A and 10B have a positive potential with respect to the sources, and a drive signal is applied to the MOSFETs 10A and 10B, so both FETs are turned on, and a drive current is applied from the battery 2 to the load 7.

バッテリ２が誤って逆向きに接続されたときには、逆流阻止ダイオード１４が、逆接続されたバッテリ２−抵抗器１５−抵抗器１２及び１１−ダイオードＤ2−ダイオード２２−バッテリ２の経路で電流が流れるのを阻止するため、ＭＯＳＦＥＴ１０Ａ、１０Ｂに駆動信号が与えられることがなく、両ＦＥＴはオフ状態に保持される。   When the battery 2 is mistakenly connected in the reverse direction, the reverse current blocking diode 14 causes a current to flow through the path of the reversely connected battery 2-resistor 15-resistor 12 and 11-diode D2-diode 22-battery 2. In order to prevent this, a drive signal is not applied to the MOSFETs 10A and 10B, and both FETs are held in the OFF state.

上記の各実施形態では、スイッチ１７のオンオフにより制御用スイッチ１３をオンオフさせるようにしたが、スイッチ１７は、手動操作されるスイッチでも良く、リミットスイッチのような検出動作を行うスイッチでもよい。また制御用スイッチ１３は、マイクロコンピュータ等によりオンオフさせることもできる。   In each of the embodiments described above, the control switch 13 is turned on and off by turning on and off the switch 17, but the switch 17 may be a manually operated switch or a switch that performs a detection operation such as a limit switch. The control switch 13 can be turned on / off by a microcomputer or the like.

本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the structure of one Embodiment of this invention. ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗と耐電圧との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the ON resistance of MOSFET, and withstand voltage. 本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the structure of other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 負荷駆動ユニット
２ バッテリ
３ 正極側バッテリ接続端子
４ 負極側バッテリ接続端子
５ 負荷接続端子
６ 負荷接続端子
７ 負荷
８ スイッチ
１０ スイッチ回路
１０Ａ 第１のＭＯＳＦＥＴ
１０Ｂ 第２のＭＯＳＦＥＴ
１１ 第１の抵抗器
１２ 第２の抵抗器
１３ 制御用スイッチ
１４ 逆流阻止用ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load drive unit 2 Battery 3 Positive battery connection terminal 4 Negative battery connection terminal 5 Load connection terminal 6 Load connection terminal 7 Load 8 Switch 10 Switch circuit 10A 1st MOSFET
10B Second MOSFET
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st resistor 12 2nd resistor 13 Control switch 14 Backflow prevention diode

Claims (2)

バッテリ（２）の正極端子及び負極端子がそれぞれ接続される正極側及び負極側バッテリ接続端子（３，４）と、負荷（７）が接続される１対の負荷接続端子（５，６）と、前記バッテリ接続端子（３，４）と前記負荷接続端子（５，６）との間に設けられてオン状態になったときに前記バッテリ接続端子（３，４）間の電圧を前記負荷接続端子（５，６）間に印加するスイッチ回路（１０）と、前記負荷（７）を駆動する際に前記スイッチ回路（１０）をオン状態にし、前記負荷を非駆動状態にするときに前記スイッチ回路（１０）をオフ状態にするスイッチ駆動回路とを備えた負荷駆動ユニットにおいて、
前記１対の負荷接続端子（６，５）のうちの一方（５）は前記負極側バッテリ接続端子（４）に接続され、
前記スイッチ回路（１０）は、ドレインソース間に並列に接続された第１のダイオード（Ｄ1）を有してドレインが前記正極側バッテリ接続端子(３）に接続されたＰチャンネル形の第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）と、ドレインソース間に並列に接続された第２のダイオード（Ｄ2 ）を有し、ソース及びゲートがそれぞれ前記第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）のソース及びゲートに共通に接続されるとともにドレインが前記１対の負荷接続端子の他方（６）に接続されたＰチャンネル形の第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ｂ）とからなり、
前記スイッチ駆動回路は、前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点と前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のソースの共通接続点との間に接続された第１の抵抗器（１１）と、前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点に一端が接続されて前記第１の抵抗器（１１）に対して直列に接続された第２の抵抗器（１２）と、前記第２の抵抗器（１２）の他端と前記負極側バッテリ接続端子（４）との間に設けられて前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）をオン状態にする際にオン状態にされる制御用スイッチ（１３）と、前記バッテリ（２）が逆向きに接続されたときに前記第１及び第２の抵抗器（１１及び１２）と前記第２のダイオード（Ｄ2 ）とを通して電流が流れるのを阻止する逆流阻止用ダイオード(１４）とを備え、
前記正極側バッテリ接続端子（３）と負極側バッテリ接続端子（４）との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオード（１９，２０）の直列回路からなる電圧制限回路が接続されていること、
を特徴とする負荷駆動ユニット。 A positive and negative battery connecting terminals (3, 4) to which a positive terminal and a negative terminal of the battery (2) are respectively connected; a pair of load connecting terminals (5, 6) to which a load (7) is connected; the battery connection terminal (3, 4) the load connecting a voltage between provided when turned on state between the battery connecting the load connection terminal and the terminal (3,4) (5,6) A switch circuit (10) to be applied between the terminals (5, 6), and the switch circuit (10) when the load (7) is driven, and the switch circuit (10) when the load is not driven In a load drive unit comprising a switch drive circuit for turning off the circuit (10) ,
One (5) of the pair of load connection terminals (6, 5) is connected to the negative battery connection terminal (4),
The switch circuit (10) has a first diode (D1) connected in parallel between a drain and a source , and a drain of which is connected to the positive battery connection terminal (3) . It has a MOSFET (10A) and a second diode (D2) connected in parallel between the drain and source, and the source and gate are connected in common to the source and gate of the first MOSFET (10A) , respectively. A P-channel type second MOSFET (10B) having a drain connected to the other (6) of the pair of load connection terminals;
The switch drive circuit is connected between a common connection point between the source of the said common connection point of the gates of the first and second MOSFET (10A and 10B) first and second MOSFET (10A and 10B) One end is connected to the common connection point of the gate of the first resistor (11) and the first and second MOSFETs (10A and 10B) , and the first resistor ( 11) is connected in series to the first resistor ( 11) . The second resistor (12) connected to the second resistor (12), the other end of the second resistor (12), and the negative battery side connection terminal (4), the first and second The control switch (13) that is turned on when the MOSFETs (10A and 10B) are turned on, and the first and second resistors ( when the battery (2) is connected in the reverse direction ) the 11 and 12) and the second die And a reverse blocking diode that prevents current from flowing (14) through the over-de (D2),
Between the positive battery connection terminal (3) and the negative battery connection terminal (4) , a voltage limiting circuit comprising a series circuit of a pair of Zener diodes (19, 20) having common anodes connected thereto is connected. Being
A load drive unit characterized by バッテリ（２）の正極端子及び負極端子がそれぞれ接続される正極側及び負極側バッテリ接続端子（３，４）と、負荷（７）が接続される１対の負荷接続端子（５，６）と、前記バッテリ接続端子（３，４）と前記負荷接続端子（５，６）との間に設けられてオン状態になったときに前記バッテリ接続端子（３，４）間の電圧を前記負荷接続端子（５，６）間に印加するスイッチ回路（１０）と、前記負荷（７）を駆動する際に前記スイッチ回路（１０）をオン状態にし、前記負荷を非駆動状態にするときに前記スイッチ回路（１０）をオフ状態にするスイッチ駆動回路とを備えた負荷駆動ユニットにおいて、
前記１対の負荷接続端子のうちの一方（５）は前記正極側バッテリ接続端子（３）に接続され、
前記スイッチ回路（１０）は、ドレインソース間に並列に接続された第１のダイオード（Ｄ1 ）を有してドレインが前記負極側バッテリ接続端子（４）に接続されたＮチャンネル形の第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）と、ドレインソース間に並列に接続された第２のダイオード（Ｄ2 ）を有し、ソース及びゲートがそれぞれ前記第１のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ）のソース及びゲートに共通に接続されるとともにドレインが前記１対の負荷接続端子の他方（６）に接続されたＮチャンネル形の第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ｂ）とからなり、
前記スイッチ駆動回路は、前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点と前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のソースの共通接続点との間に接続された第１の抵抗器（１１）と、前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）のゲートの共通接続点に一端が接続されて前記第１の抵抗器（１１）に対して直列に接続された第２の抵抗器（１２）と、前記第２の抵抗器（１２）の他端と前記正極側バッテリ接続端子（３）との間に設けられて前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ（１０Ａ及び１０Ｂ）をオン状態にする際にオン状態にされる制御用スイッチ（１３）と、前記バッテリ（２）が逆向きに接続されたときに前記第１及び第２の抵抗器（１１及び１２）と前記第２のダイオード（Ｄ2 ）とを通して電流が流れるのを阻止する逆流阻止用ダイオード（１４）とを備え、
前記正極側バッテリ接続端子（３）と負極側バッテリ接続端子（４）との間に、アノードが共通接続された対のツェナーダイオード（１９，２０）の直列回路からなる電圧制限回路が接続されていること、
を特徴とする負荷駆動ユニット。 A positive and negative battery connecting terminals (3, 4) to which a positive terminal and a negative terminal of the battery (2) are respectively connected; a pair of load connecting terminals (5, 6) to which a load (7) is connected; the battery connection terminal (3, 4) the load connecting a voltage between provided when turned on state between the battery connecting the load connection terminal and the terminal (3,4) (5,6) A switch circuit (10) to be applied between the terminals (5, 6), and the switch circuit (10) when the load (7) is driven, and the switch circuit (10) when the load is not driven In a load drive unit comprising a switch drive circuit for turning off the circuit (10) ,
One (5) of the pair of load connection terminals is connected to the positive battery connection terminal (3),
The switch circuit (10) has a first diode (D1) connected in parallel between a drain and a source, and a drain connected to the negative battery connection terminal (4) . It has a MOSFET (10A) and a second diode (D2) connected in parallel between the drain and source, and the source and gate are connected in common to the source and gate of the first MOSFET (10A) , respectively. An N-channel second MOSFET (10B) having a drain connected to the other (6) of the pair of load connection terminals ;
The switch drive circuit is connected between a common connection point between the source of the said common connection point of the gates of the first and second MOSFET (10A and 10B) first and second MOSFET (10A and 10B) One end is connected to a common connection point of the gate of the first resistor (11) and the first and second MOSFETs (10A and 10B) , and is connected in series to the first resistor (11) . The second resistor (12) connected to the second resistor (12) , the other end of the second resistor (12) , and the positive battery connection terminal (3) , the first and second The control switch (13) that is turned on when the MOSFETs (10A and 10B) are turned on, and the first and second resistors ( when the battery (2) is connected in the reverse direction ) 11 and 12) and the second diode A reverse current blocking diode (14) for blocking current flow through the switch (D2) ,
Between the positive battery connection terminal (3) and the negative battery connection terminal (4) , a voltage limiting circuit composed of a series circuit of a pair of Zener diodes (19, 20) having a common anode connected thereto is connected. Being
A load drive unit characterized by
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